JP2015013248A - 塗工装置及び電極の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コーティングロールを停止させることなく、塗膜の塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる塗工装置を提供すること。【解決手段】塗工装置20は、コーティングロール22と、コーティングロール22にペースト状の塗料を付着させるコンマロール23と、金属箔11を搬送するバッキングロール25と、金属箔11に塗布された活物質ペースト12の塗膜の厚さを検出するセンサ24と、を備える。バッキングロール25は、金属箔11をコーティングロール22に付着した活物質ペースト12に接触させる接触位置P1と、金属箔11をコーティングロール22に付着した活物質ペースト12から離間させる離間位置との間で移動する。制御装置28は、センサ24にて検出された活物質ペースト12の塗布終端部の厚さが基準値よりも厚いときには、接触位置P1から離間位置にまで移動するときのバッキングロール25の離間速度を増速する。【選択図】図1
Description
本発明は、基材シートに塗料を塗布する塗工装置、及び金属箔と活物質ペーストとで構成される電極の製造方法に関する。
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるために電源として広く利用されている。二次電池として、正極用のシート状の電極及び負極用のシート状の電極が、間にセパレータが介在する状態で積層された積層型の電極組立体を備えたものがある。
シート状の電極あるいは帯状の電極を形成する場合、一般に、長尺の帯状の金属箔(基材シート)上に活物質ペースト(塗料)を間欠的に塗布して活物質層を形成した後、ロールプレス等の処理を行い、その後、帯状の金属箔から目的とする形状に切断することにより電極が製造される。この電極製造時においてコーティングロールを用いる場合、金属箔に活物質ペーストを間欠的に塗布する際には、活物質ペーストの塗布終端部に、当該活物質ペーストの厚みの変動が起きやすい。例えば、塗布終端部における塗膜の厚みは、予め設定された設計上の基準値を超えて厚くなることがある。
このように、活物質ペーストの塗布終端部において塗膜が厚くなることを抑える方法として、例えば、特許文献1が挙げられる。
図8(a)に示すように、特許文献1に開示の塗工方法では、コーティングロール81上に配設された調節器84によって、ホッパー85内の塗料86が一定間隙のスリットから排出され、コーティングロール81上に一定厚みの塗料層86aが形成される。その一方でバッキングロール82上では、金属箔などの基材シート83が一定の速度で搬送される。
図8(a)に示すように、特許文献1に開示の塗工方法では、コーティングロール81上に配設された調節器84によって、ホッパー85内の塗料86が一定間隙のスリットから排出され、コーティングロール81上に一定厚みの塗料層86aが形成される。その一方でバッキングロール82上では、金属箔などの基材シート83が一定の速度で搬送される。
そして、バッキングロール82をコーティングロール81に接近させ、コーティングロール81上の塗料層86aに基材シート83を接触させることによって、塗料層86aが基材シート83上に塗布されるとともに、基材シート83には塗膜89が形成される。
図8(b)に示すように、バッキングロール82をコーティングロール81から間欠的に離間させることによって、基材シート83に無塗布部90が間欠的に形成される。この間欠塗工において、コーティングロール81からバッキングロール82を離間させる直前に、コーティングロール81の回転を停止させる。このコーティングロール81の回転停止により、基材シート83からの塗料86の切れが改善され、これにより塗料の盛り上がり現象が抑制されるようになるため、塗膜89の塗布終端部において厚みが増すことを低減することができる。
ところで、特許文献1の間欠塗工方法においては、塗膜89の塗布終端部における厚みの増大を抑えるためにコーティングロール81を停止させているが、このようにしてコーティングロール81を停止させると、新たに以下のような不都合が生じるおそれがある。
すなわちコーティングロール81を停止させている間に、ホッパー85から塗料86が漏れ出し、漏れ出した塗料86が留まる部分では、塗料層86aの厚みが厚くなってしまう。このため、コーティングロール81の回転が再開されて塗布された塗膜89の一部においては厚みが部分的に増大するようになる、という不都合が生じる。
このように、コーティングロール81を停止させると、塗膜の塗布終端部における厚みの増大については防止することができるものの、塗膜の一部においては部分的な厚みの増大が生じてしまうおそれがある。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コーティングロールを停止させることなく、塗膜の塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる塗工装置を提供することにある。また、金属箔に塗布された活物質ペーストの塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる電極の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決する塗工装置は、コーティングロールと、前記コーティングロールにペースト状の塗料を付着させる付着装置と、基材シートを搬送するとともに、前記基材シートを前記コーティングロールに付着した前記塗料に接触させる接触位置と、前記基材シートを前記コーティングロールに付着した前記塗料から離間させる離間位置との間で移動可能なバッキングロールと、を有し、前記バッキングロールを前記コーティングロールと同方向に回転させるとともに、前記バッキングロールを前記接触位置と前記離間位置との間で繰り返し移動させることによって、前記塗料を前記基材シートに間隔を空けて塗布する塗工装置であって、前記接触位置と前記離間位置との間を移動するときの前記バッキングロールの移動速度を制御する制御装置と、前記基材シートに塗布された前記塗料の塗膜の厚さを検出する厚さ検出器と、を備え、前記制御装置は、前記厚さ検出器にて検出された前記塗膜の塗布終端部の厚さが前記塗膜の基準値よりも厚いときには、前記接触位置から前記離間位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である離間速度を、前記基準値よりも厚い前記塗布終端部が前記厚さ検出器で検出されたときの同離間速度よりも増速することをその要旨とする。
同構成によれば、塗膜の塗布終端部の厚さが塗膜の基準値よりも厚い場合、バッキングロールがコーティングロールから離間するときの離間速度は、同基準値を超えた塗布終端部が検出されたときの離間速度よりも増速される。このようにしてバッキングロールの離間速度が増速されると、増速される前と比較して、コーティングロールに付着している塗料から基材シートが離れるときの速度は速くなるため、基材シートからの塗料の切れが向上するようになり、塗膜の塗布終端部における厚みの増大が抑えられるようになる。従って、同構成によれば、コーティングロールを停止させることなく、塗膜の塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる。
また、上記制御装置は、前記離間速度の増速を複数回実行することが好ましい。
同構成によれば、バッキングロールの離間速度の増速が実行されるごとに同離間速度は速くなっていく。そのため、離間速度の増速が実行されるごとに、基材シートからの塗料の切れは向上していく。従って、塗膜の塗布終端部における厚みの増大をより一層抑えることができる。
同構成によれば、バッキングロールの離間速度の増速が実行されるごとに同離間速度は速くなっていく。そのため、離間速度の増速が実行されるごとに、基材シートからの塗料の切れは向上していく。従って、塗膜の塗布終端部における厚みの増大をより一層抑えることができる。
また、上記制御装置は、前記厚さ検出器にて検出された前記塗膜の塗布始端部の厚さが前記基準値よりも薄いときには、前記塗布始端部の厚さが前記基準値に近づくように、前記離間位置から前記接触位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である接近速度を変更することが好ましい。
本発明者は、塗膜の塗布始端部の厚さが塗膜の基準値よりも薄く、塗布始端部の厚さが不足しているときにあって、バッキングロールがコーティングロールに接近するときの接近速度を変更すると、塗膜の塗布始端部の厚さが変化することを見出した。より詳細には、接近速度がある値に達するまでは、接近速度の増大に伴って塗布始端部の厚さは基準値に向けて厚くなっていく。そして、接近速度がある値に達した以降は、接近速度の増大に伴って塗布始端部の厚さは基準値から離れて薄くなっていくことを見出した。そこで、同構成では、塗膜の塗布始端部の厚さが塗膜の基準値よりも薄いときには、塗布始端部の厚さが同基準値に近づくように、バッキングロールの接近速度を変更するようにしている。従って、塗膜の塗布始端部の厚さが、塗膜の基準値よりも過度に薄くなることを抑えることができる。
また、上記塗工装置において、前記基材シートは金属箔であり、前記塗料は活物質を含む活物質ペーストである、という構成を採用することもできる。
同構成によれば、塗工装置により、活物質ペーストを金属箔に間欠塗工することができ、蓄電装置の電極を製造することができる。
同構成によれば、塗工装置により、活物質ペーストを金属箔に間欠塗工することができ、蓄電装置の電極を製造することができる。
また、上記課題を解決する電極の製造方法は、コーティングロールと、前記コーティングロールに活物質を含む活物質ペーストを付着させる付着装置と、金属箔を搬送するとともに、前記金属箔を前記コーティングロールに付着した前記活物質ペーストに接触させる接触位置と、前記金属箔を前記コーティングロールに付着した前記活物質ペーストから離間させる離間位置との間で移動可能なバッキングロールと、を備える塗工装置にて、前記金属箔及び前記活物質ペーストを有した電極を製造する方法であって、前記バッキングロールを前記コーティングロールと同方向に回転させるとともに、前記バッキングロールを前記接触位置と前記離間位置との間で繰り返し移動させることによって、前記活物質ペーストを前記金属箔に間隔を空けて塗布するとともに、前記接触位置から前記離間位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である離間速度を、前記金属箔に塗布された前記活物質ペーストの塗布終端部における厚さに応じて補正することをその要旨とする。
バッキングロールがコーティングロールから離間するときの離間速度を増速すると、金属箔からの活物質ペーストの切れが向上するようになるため、活物質ペーストの塗布終端部における厚みの増大が抑えられるようになる。このようにバッキングロールの離間速度を変化させると、活物質ペーストの塗布終端部における厚さを変化させることができる。そこで、同方法では、活物質ペーストの塗布終端部における厚さに応じてバッキングロールの離間速度を補正するようにしており、こうした離間速度の補正を通じて活物質ペーストの塗布終端部の厚さを調整することができるようになる。従って、同方法によれば、コーティングロールを停止させることなく、活物質ペーストの塗布終端部の厚さが増大することを抑えることも可能になる。
本発明によれば、コーティングロールを停止させることなく、塗膜の塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる。また、金属箔に塗布された活物質ペーストの塗布終端部の厚さが増大することを抑えることができる。
以下、塗工装置及び電極の製造方法を具体化した一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
図1に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いる電極の製造装置10は、集電体となる金属箔11の一方の面である塗工面11aに、活物質ペースト12を間欠塗工し、その活物質ペースト12を乾燥、圧縮して活物質層35を形成するための装置である。なお、金属箔11は上記基材シートに相当する。また、活物質ペースト12は、ペースト状の上記塗料に相当する。
図1に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いる電極の製造装置10は、集電体となる金属箔11の一方の面である塗工面11aに、活物質ペースト12を間欠塗工し、その活物質ペースト12を乾燥、圧縮して活物質層35を形成するための装置である。なお、金属箔11は上記基材シートに相当する。また、活物質ペースト12は、ペースト状の上記塗料に相当する。
電極の製造装置10は、正極電極を製造する場合には、例えばアルミニウム箔である正極用の金属箔11に、正極用の活物質ペースト12を塗工し、塗工面11aに正極用の活物質層35を設けるための装置となる。正極用の活物質ペースト12には、正極用の活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
また、電極の製造装置10は、負極電極を製造する場合には、例えば銅箔である負極用の金属箔11に、負極用の活物質ペースト12を塗工し、塗工面11aに負極用の活物質層35を設けるための装置となる。負極用の活物質ペースト12には、負極用の活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
電極の製造装置10は、金属箔11の供給機構部14を備え、供給機構部14では金属箔11は供給リール14aにロール状に捲回されている。また、電極の製造装置10は、金属箔11に活物質ペースト12を塗工する塗工装置20を備え、この塗工装置20は金属箔11の搬送方向X1における供給機構部14の下流側に設けられている。
塗工装置20は、活物質ペースト12の収容部21、円柱状のコーティングロール22、収容部21から供給される活物質ペースト12をコーティングロール22の表面に付着させる付着装置であって活物質ペースト12の厚さ(量)を調節する略円柱状のコンマロール23を有する。
また、塗工装置20は、金属箔11を搬送する円柱状のバッキングロール25を備える。各ロール22,23,25は平行に配置されている。
コーティングロール22は、バッキングロール25の回転方向Y1とは同方向(図1では時計回り)である回転方向Y2に回転する。これにより、近接した表面同士は反対方向に移動し、コーティングロール22の表面に付着した活物質ペースト12を金属箔11の塗工面11aに転写する。コンマロール23は、コーティングロール22から一定の隙間23aを空けて離間している。
コーティングロール22は、バッキングロール25の回転方向Y1とは同方向(図1では時計回り)である回転方向Y2に回転する。これにより、近接した表面同士は反対方向に移動し、コーティングロール22の表面に付着した活物質ペースト12を金属箔11の塗工面11aに転写する。コンマロール23は、コーティングロール22から一定の隙間23aを空けて離間している。
また、塗工装置20は、金属箔11に塗布された活物質ペースト12の塗膜の厚さを検出する厚さ検出器としてのセンサ24を備える。このセンサ24は、後述する乾燥炉30とバッキングロール25との間における塗工面11aに対向して設けられている。
図2に示すように、バッキングロール25は、金属箔11をコーティングロール22に対して接近させることにより、活物質ペースト12と金属箔11とを接触させ、金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12を塗布する接触位置P1に移動可能である。また、バッキングロール25は、接触位置P1から離れた位置であり、金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12を塗布させない離間位置P2にも移動可能である。バッキングロール25は、該バッキングロール25を回転させる図示しないモータ等の駆動装置を有しており、軸心まわりに回転可能にされている。また、バッキングロール25は、該バッキングロール25を移動させるモータ40等の駆動装置を有しており、このモータ40の駆動制御を通じて接触位置P1と離間位置P2との間を移動可能である。
先の図1に示すように、電極の製造装置10は、制御装置28を備えている。この制御装置28は、バッキングロール25の駆動装置や上記センサ24に接続されており、バッキングロール25の位置や移動速度等を制御する。制御装置28は、図示しない中央処理装置(CPU)や記憶装置(メモリ)を有する。制御装置28の記憶装置には、各種の制御プログラムが記憶されている。また、制御装置28の中央処理装置は、記憶装置に記憶された制御プログラムにしたがって各種の処理を実行し、電極の製造装置10の動作を制御する。
制御装置28の制御プログラムには、バッキングロール25を離間位置P2から接触位置P1に移動させるタイミングが設定されるとともに、バッキングロール25を接触位置P1から離間位置P2に移動させるタイミングが設定されている。そして、バッキングロール25を離間位置P2から接触位置P1に位置させるタイミングは、コーティングロール22表面の活物質ペースト12を、金属箔11の転写開始位置から転写させるタイミングである。一方、バッキングロール25を接触位置P1から離間位置P2に移動させるタイミングは、金属箔11に所定の長さだけ活物質ペースト12が転写されたタイミングである。
また、バッキングロール25を接触位置P1から離間させている時間の長さによって、金属箔11に活物質ペースト12が塗工されない部位である非塗工部11bの長さが決定される。そして、制御装置28により、バッキングロール25が接触位置P1と離間位置P2との間で繰り返し移動されることにより、金属箔11に活物質ペースト12が間欠塗工される。
電極の製造装置10において、搬送方向X1における塗工装置20の下流側には、金属箔11の塗工面11aに塗布された活物質ペースト12を乾燥させる乾燥炉30が設けられている。乾燥炉30の内部には、高温の熱媒体(例えば空気や窒素ガスなどの気体)が外部から供給され、金属箔11に塗工された活物質ペースト12を加熱するとともに、活物質ペースト12から蒸発した溶媒蒸気を乾燥炉30内から除去するようになっている。
電極の製造装置10において、搬送方向X1における乾燥炉30の下流側(出口側)には、金属箔11を搬送方向X1へ搬送しながら、乾燥済みの活物質ペースト12を一対のプレスロール32aによりロールプレス(圧縮)するプレス機構部32が設けられている。プレス機構部32により乾燥済みの活物質ペースト12を圧縮することで、正極用、又は負極用の活物質層35が形成される。また、搬送方向X1におけるプレス機構部32の下流側には、金属箔11を巻取る巻取リール36aを有する巻取機構部36を備える。
先の図2に示すように、電極の製造工程において、制御装置28は、バッキングロール25を離間位置P2に位置させつつ、コーティングロール22を一定速度でY2の方向に回転させる。すると、コンマロール23によってコーティングロール22の表面に活物質ペースト12が付着される。また、制御装置28は、バッキングロール25を回転させ、金属箔11を搬送方向X1へ搬送させる。
次に、制御装置28は、バッキングロール25を離間位置P2から接触位置P1に移動させる。すると、金属箔11の塗工面11aに活物質ペースト12が接触し、転写が開始される。その後、制御装置28は、バッキングロール25を一定速度で回転させ、金属箔11を一定の速度で搬送させる。すると、活物質ペースト12は、一定の厚みで金属箔11の塗工面11aに塗工される。
活物質ペースト12の層が金属箔11の塗工面11aに転写されていき、活物質ペースト12の層の長さが一定の長さになると、制御装置28は、バッキングロール25を接触位置P1から離間させ、離間位置P2に向けて移動させる。その結果、活物質ペースト12の層に連続して非塗工部11bが形成される。
図3に、金属箔11に対して間欠塗工された活物質ペースト12の断面を示す。なお、図3に示す断面は、金属箔11の搬送方向における活物質ペースト12の断面である。
この図3に示すように、金属箔11に塗布された活物質ペースト12において、最初に塗布された端部を塗布始端部Sとし、最後に塗布された端部を塗布終端部Eとする。そして、活物質ペースト12の塗膜の厚さについて、予め設定された設計上の基準値を基準厚さTとする(より詳細には、乾燥炉30で乾燥される前の活物質ペースト12の塗膜における基準厚さT)。また、活物質ペースト12の塗布始端部Sの塗膜の厚さであって最も薄い部分の厚さを始端厚さTsとし、塗布終端部Eの塗膜の厚さであって最も厚い部分の厚さを終端厚さTeとする。なお、これら始端厚さTs及び終端厚さTeは、センサ24によって検出される値である。ちなみに、塗布始端部Sの塗膜の厚さの所定枚数分の平均値を始端厚さTsとし、塗布終端部Eの塗膜の厚さの所定枚数分の平均値を終端厚さTeとしてもよい。
この図3に示すように、金属箔11に塗布された活物質ペースト12において、最初に塗布された端部を塗布始端部Sとし、最後に塗布された端部を塗布終端部Eとする。そして、活物質ペースト12の塗膜の厚さについて、予め設定された設計上の基準値を基準厚さTとする(より詳細には、乾燥炉30で乾燥される前の活物質ペースト12の塗膜における基準厚さT)。また、活物質ペースト12の塗布始端部Sの塗膜の厚さであって最も薄い部分の厚さを始端厚さTsとし、塗布終端部Eの塗膜の厚さであって最も厚い部分の厚さを終端厚さTeとする。なお、これら始端厚さTs及び終端厚さTeは、センサ24によって検出される値である。ちなみに、塗布始端部Sの塗膜の厚さの所定枚数分の平均値を始端厚さTsとし、塗布終端部Eの塗膜の厚さの所定枚数分の平均値を終端厚さTeとしてもよい。
本実施形態で使用した活物質ペースト12では、始端厚さTsが基準厚さTよりも薄く、終端厚さTeが基準厚さTよりも厚くなる傾向が見られた。ここで、終端厚さTeが基準厚さTよりも過剰に厚くなったり、始端厚さTsが基準厚さTよりも過剰に薄くなったりすると、活物質ペースト12の塗膜厚さが不均一になる。このようにして活物質ペースト12の塗膜厚さが不均一になると、例えば対向する正極及び負極の電極量が異なるようになり、リチウムが析出しやすくなるおそれがある。
こうした塗布終端部Eでの厚みの増大や、塗布始端部Sでの厚さ不足を抑えるべく、本発明者は各種の実験等を行った。その結果、接触位置P1から離間位置P2にまで移動するときのバッキングロール25の移動速度である離間速度RSを変化させることにより、終端厚さTeが変化することを見出した。
図4に示すように、バッキングロール25の離間速度RSが速くなるほど、終端厚さTeは薄くなっていく。このように離間速度RSを増大させると終端厚さTeが薄くなる理由は、離間速度RSが速くなるほど、コーティングロール22に付着している活物質ペースト12から金属箔11が離れるときの速度は速くなるため、金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上し、塗布終端部Eにおける厚みの増大が抑えられるようになるからである。
また、本発明者は、離間位置P2から接触位置P1にまで移動するときのバッキングロール25の移動速度である接近速度SSを変化させることにより、始端厚さTsが変化することも見出した。
図5に示すように、バッキングロール25の接近速度SSがある値(極値速度SS1)に達するまでは、接近速度SSの増大に伴って始端厚さTsは基準厚さTに向けて厚くなっていく。このように接近速度SSを増大させると始端厚さTsが増加する理由は、金属箔11に対する活物質ペースト12の単位時間当たりの塗布量が接近速度SSの増大に伴って多くなるためである。
そして、接近速度SSがある値(極値速度SS1)に達した以降は、接近速度SSの増大に伴って始端厚さTsは基準厚さTから離れて薄くなっていく。このように接近速度SSを更に増大させると始端厚さTsが薄くなる理由は、接近速度SSが過剰に速すぎるために、金属箔11に塗布された活物質ペースト12が、金属箔11の巾方向(金属箔11の搬送方向X1に直交する方向)に押し出され、その分、塗膜が薄くなるためであると考えられる。
こうした原理に基づき、本実施形態では、制御装置28によって離間速度RSを制御することにより、終端厚さTeの増大を抑えるようにしている。また、制御装置28によって接近速度SSを制御することにより、始端厚さTsが過度に薄くなることを抑えるようにしている。
まず、離間速度RSを設定する処理について説明する。
図6に、離間速度RSを設定する処理手順を示す。なお、本処理は、制御装置28によって実行される。
図6に、離間速度RSを設定する処理手順を示す。なお、本処理は、制御装置28によって実行される。
本処理が開始されるとまず、終端厚さTeが基準厚さTよりも厚いか否かが判定される。より詳細には、終端厚さTeが終端許容厚さTe1を超えているか否かが判定される(S100)。この終端許容厚さTe1は、先の図4に示すように、基準厚さTよりも大きい値であって、終端厚さTeとして設計上許容できる最大厚さが設定されている。換言すれば、この終端許容厚さTe1は、終端厚さTeが、実用上、基準厚さTとほぼ同じになっているとみなすことのできる厚さとされている。
そして、終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下であるときには(S100:NO)、現状の離間速度RSが維持されて(S130)、本処理は終了される。
一方、終端厚さTeが終端許容厚さTe1を超えているときには(S100:YES)、離間速度RSの増速処理が実行される(S110)。このステップS110では、現状の離間速度RSに対して予め設定された一定の加算値A1を足した値が新たな離間速度RSとして設定されることにより、離間速度RSは増速される。このようにして終端厚さTeが終端許容厚さTe1を超えているときには、離間速度RSの増速処理が実行されることにより、当該離間速度RSは、基準厚さTよりも厚い塗布終端部Eがセンサ24で検出されたときの離間速度RSに比べて増速される。
一方、終端厚さTeが終端許容厚さTe1を超えているときには(S100:YES)、離間速度RSの増速処理が実行される(S110)。このステップS110では、現状の離間速度RSに対して予め設定された一定の加算値A1を足した値が新たな離間速度RSとして設定されることにより、離間速度RSは増速される。このようにして終端厚さTeが終端許容厚さTe1を超えているときには、離間速度RSの増速処理が実行されることにより、当該離間速度RSは、基準厚さTよりも厚い塗布終端部Eがセンサ24で検出されたときの離間速度RSに比べて増速される。
こうして離間速度RSの増速処理が実行されると、次に、終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下になったか否かが判定される(S120)。そして、終端厚さTeが未だ終端許容厚さTe1を超えているときには(S120:NO)、終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下になるまで、ステップS110及びステップS120の処理が繰り返し実行される。これにより、ステップS120で否定判定される毎に、離間速度RSの増速処理が繰り返し実行され、離間速度RSは加算値A1づつ増速されていく。
一方、ステップS120にて、終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下になったと判定されるときには(S120:YES)、増速された現状の離間速度RSが維持されて(S130)、本処理は終了される。
次に、接近速度SSを設定する処理について説明する。
図7に、接近速度SSを設定する処理手順を示す。なお、本処理も、制御装置28によって実行される。
図7に、接近速度SSを設定する処理手順を示す。なお、本処理も、制御装置28によって実行される。
本処理が開始されるとまず、始端厚さTsが基準厚さTよりも薄いか否かが判定される。より詳細には、始端厚さTsが始端許容厚さTs1未満であるか否かが判定される(S200)。この始端許容厚さTs1は、先の図5に示すように、基準厚さTよりも小さい値であって、始端厚さTsとして設計上許容できる最小厚さが設定されている。換言すれば、この始端許容厚さTs1は、始端厚さTsが、実用上、基準厚さTとほぼ同じになっているとみなすことのできる厚さとされている。
そして、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上であるときには(S200:NO)、現状の接近速度SSが維持されて(S270)、本処理は終了される。
一方、始端厚さTsが始端許容厚さTs1未満であるときには(S200:YES)、接近速度SSの増速処理が実行される(S210)。このステップS210では、現状の接近速度SSに対して予め設定された一定の加算値A2を足した値が新たな接近速度SSとして設定されることにより、接近速度SSは増速される。
一方、始端厚さTsが始端許容厚さTs1未満であるときには(S200:YES)、接近速度SSの増速処理が実行される(S210)。このステップS210では、現状の接近速度SSに対して予め設定された一定の加算値A2を足した値が新たな接近速度SSとして設定されることにより、接近速度SSは増速される。
ステップS210にて接近速度SSが増速されると、次に、始端厚さTsが厚くなる方向に変化したか否かが判定される(S220)。そして、始端厚さTsが厚くなる方向に変化したときには(S220:YES)、現状の接近速度SSが、先の図5に示した極値速度SS1よりも遅い領域の速度であると判断される。そしてこの場合には、始端厚さTsが厚くなる方向へ、つまり始端厚さTsが基準厚さTに近づく方向へ接近速度SSを変化させるために、接近速度SSの増速処理が実行される(S230)。このステップS230では、現状の接近速度SSに対して予め設定された一定の加算値A3を足した値が新たな接近速度SSとして設定されることにより、接近速度SSは増速される。なお、加算値A2と加算値A3とは、互い同じ値でもよく、あるいは互いに異なった値でもよい。
ステップS230にて、接近速度SSの増速処理が実行されると、次に、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になったか否かが判定される(S240)。そして、始端厚さTsが未だ始端許容厚さTs1に満たないときには(S240:NO)、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になるまで、ステップS230及びステップS240の処理が繰り返し実行される。これにより、ステップS240で否定判定される毎に、接近速度SSの増速処理が繰り返し実行され、接近速度SSは加算値A3づつ増速されていく。
一方、ステップS240にて、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になったと判定されるときには(S240:YES)、増速された現状の接近速度SSが維持されて(S270)、本処理は終了される。
上記ステップS220にて、始端厚さTsが厚くなる方向に変化していないと判定されるときには(S220:NO)、現状の接近速度SSが、先の図5に示した極値速度SS1よりも速い領域の速度であると判断される。そしてこの場合には、始端厚さTsが厚くなる方向に、つまり始端厚さTsが基準厚さTに近づく方向へ接近速度SSを変化させるために、接近速度SSの減速処理が実行される(S250)。このステップS250では、現状の接近速度SSから予め設定された一定の減算値B1を引いた値が新たな接近速度SSとして設定されることにより、接近速度SSは減速される。
ステップS250にて、接近速度SSの減速処理が実行されると、次に、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になったか否かが判定される(S260)。そして、始端厚さTsが未だ始端許容厚さTs1に満たないときには(S260:NO)、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になるまで、ステップS250及びステップS260の処理が繰り返し実行される。これにより、ステップS260で否定判定される毎に、接近速度SSの減速処理が繰り返し実行され、接近速度SSは減算値B1づつ減速されていく。
一方、ステップS260にて、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になったと判定されるときには(S260:YES)、減速された現状の接近速度SSが維持されて(S270)、本処理は終了される。
次に、塗工装置20及び塗工装置20による電極の製造方法から得られる作用を説明する。
先の図6に示したように、活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚い場合には(S100:YES)、ステップS110の処理が行われることにより、バッキングロール25の離間速度RSは増速される。このようにして離間速度RSが増速されると、上述したように金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上するようになるため、終端厚さTeの増大が抑えられるようになる。
先の図6に示したように、活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚い場合には(S100:YES)、ステップS110の処理が行われることにより、バッキングロール25の離間速度RSは増速される。このようにして離間速度RSが増速されると、上述したように金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上するようになるため、終端厚さTeの増大が抑えられるようになる。
また、ステップS120にて、終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚いと判定されるときには、終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下になるまで、離間速度RSの増速が繰り返し実行される。このようにして離間速度RSの増速処理が複数回実行されると、
離間速度RSの増速が実行されるごとに同離間速度RSは速くなっていく。そのため、離間速度RSの増速が実行されるごとに、金属箔11からの活物質ペースト12の切れは向上していく。
離間速度RSの増速が実行されるごとに同離間速度RSは速くなっていく。そのため、離間速度RSの増速が実行されるごとに、金属箔11からの活物質ペースト12の切れは向上していく。
また、先の図7に示したように、活物質ペースト12の始端厚さTsが始端許容厚さTs1よりも薄い場合には(S200:YES)、ステップS210及びステップS220の処理が行われる。これにより、始端厚さTsを基準厚さTに近づけるためには、接近速度SSを増速した方がよいのか、あるいは減速した方がよいのかが判定される。そして、接近速度SSを増速した方がよい場合には(S220:YES)、ステップS230及びステップS240の処理が実行されることにより、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になるまで、接近速度SSの増速処理が実行される。一方、接近速度SSを減速した方がよい場合には(S220:NO)、ステップS250及びステップS260の処理が実行されることにより、始端厚さTsが始端許容厚さTs1以上になるまで、接近速度SSの減速処理が実行される。このようにして接近速度SSが変更されることにより、始端厚さTsは基準厚さTに近づくようになる。
また、上述したように、バッキングロール25の離間速度RSを増速すると、金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上するようになるため、活物質ペースト12の終端厚さTeの増大が抑えられるようになる。このように離間速度RSを変化させると、活物質ペースト12の終端厚さTeが変化する。そこで、本実施形態の電極の製造方法では、上述したように、活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚い場合には(S100:YES)、バッキングロール25の離間速度RSを増速するようにしている(S110)。さらには、ステップS110及びステップS120の処理を通じて、活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1以下になるまで、離間速度RSを高めるようにしている。このようにして活物質ペースト12の終端厚さTeに応じて離間速度RSが補正されるため、そうした離間速度RSの補正を通じて活物質ペースト12の終端厚さTeが調整される。
以上説明したように、本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
(1)活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚い場合には、バッキングロール25の離間速度RSを増速するようにしている。このようにして離間速度RSが増速されると、金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上するようになるため、終端厚さTeの増大が抑えられるようになる。従って、コーティングロール22を停止させることなく、活物質ペースト12の塗布終端部Eの厚さが増大することを抑えることができる。
(1)活物質ペースト12の終端厚さTeが終端許容厚さTe1よりも厚い場合には、バッキングロール25の離間速度RSを増速するようにしている。このようにして離間速度RSが増速されると、金属箔11からの活物質ペースト12の切れが向上するようになるため、終端厚さTeの増大が抑えられるようになる。従って、コーティングロール22を停止させることなく、活物質ペースト12の塗布終端部Eの厚さが増大することを抑えることができる。
(2)離間速度RSの増速処理を複数回実行するようにしている。そのため離間速度RSの増速が実行されるごとに、金属箔11からの活物質ペースト12の切れは向上していく。従って、活物質ペースト12の塗布終端部Eにおける厚みの増大をより一層抑えることができる。
(3)活物質ペースト12の始端厚さTsが始端許容厚さTs1よりも薄い場合には、始端厚さTsが基準厚さTに近づくように、バッキングロール25の接近速度SSを変更するようにしている。従って、活物質ペースト12の塗布始端部Sの厚さが、基準厚さTに対して過度に薄くなることを抑えることができる。
(4)バッキングロール25の離間速度RSを、金属箔11に塗布された活物質ペースト12の始端厚さTsに応じて補正するようにしている。こうした離間速度RSの補正を通じて活物質ペースト12の始端厚さTsを調整することができるようになるため、離間速度RSを適切に補正することにより、コーティングロール22を停止させることなく、活物質ペースト12の塗布終端部Eの厚さが増大することを抑えることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 離間速度RSの増速処理では、離間速度RSを一定の加算値A1づつ増速させるようにした。この他、離間速度RSを増速したときの終端厚さTeの変化量に基づき、加算値A1を可変設定するようにしてもよい。例えば離間速度RSを増速したときの終端厚さTeの変化量が少ないときほど、離間速度RSの増速量が大きくなるように加算値A1を可変設定してもよい。また、終端厚さTeと終端許容厚さTe1との偏差に基づき、加算値A1を可変設定するようにしてもよい。例えば、終端厚さTeと終端許容厚さTe1との偏差が大きいときほど、離間速度RSの増速量が大きくなるように加算値A1を可変設定してもよい。
○ 離間速度RSの増速処理では、離間速度RSを一定の加算値A1づつ増速させるようにした。この他、離間速度RSを増速したときの終端厚さTeの変化量に基づき、加算値A1を可変設定するようにしてもよい。例えば離間速度RSを増速したときの終端厚さTeの変化量が少ないときほど、離間速度RSの増速量が大きくなるように加算値A1を可変設定してもよい。また、終端厚さTeと終端許容厚さTe1との偏差に基づき、加算値A1を可変設定するようにしてもよい。例えば、終端厚さTeと終端許容厚さTe1との偏差が大きいときほど、離間速度RSの増速量が大きくなるように加算値A1を可変設定してもよい。
○ 接近速度SSの増速処理では、接近速度SSを一定の加算値A3づつ増速させるようにした。この他、接近速度SSを増速したときの始端厚さTsの変化量に基づき、加算値A3を可変設定するようにしてもよい。例えば接近速度SSを増速したときの始端厚さTsの変化量が少ないときほど、接近速度SSの増速量が大きくなるように加算値A3を可変設定してもよい。また、始端厚さTsと始端許容厚さTs1との偏差に基づき、加算値A3を可変設定するようにしてもよい。例えば、始端厚さTsと始端許容厚さTs1との偏差が大きいときほど、接近速度SSの増速量が大きくなるように加算値A3を可変設定してもよい。
○ 接近速度SSの減速処理では、接近速度SSを一定の減算値B1づつ減速させるようにした。この他、接近速度SSを減速したときの始端厚さTsの変化量に基づき、減算値B1を可変設定するようにしてもよい。例えば接近速度SSを減速したときの始端厚さTsの変化量が少ないときほど、接近速度SSの減速量が大きくなるように減算値B1を可変設定してもよい。また、始端厚さTsと始端許容厚さTs1との偏差に基づき、減算値B1を可変設定するようにしてもよい。例えば、始端厚さTsと始端許容厚さTs1との偏差が大きいときほど、接近速度SSの減速量が大きくなるように減算値B1を可変設定してもよい。
○ 離間速度RSの設定処理では、加算値A1による離間速度RSの増速処理を繰り返し実行するようにしたが、1回だけ実行するようにしてもよい。
○ 接近速度SSの設定処理では、加算値A3による接近速度SSの増速処理を繰り返し実行するようにしたが、1回だけ実行するようにしてもよい。また、減算値B1による接近速度SSの減速処理を繰り返し実行するようにしたが、1回だけ実行するようにしてもよい。
○ 接近速度SSの設定処理では、加算値A3による接近速度SSの増速処理を繰り返し実行するようにしたが、1回だけ実行するようにしてもよい。また、減算値B1による接近速度SSの減速処理を繰り返し実行するようにしたが、1回だけ実行するようにしてもよい。
○ 離間速度RSの設定処理のみを行ったり、接近速度SSの設定処理のみを行うようにしてもよい。
○ 電極の製造装置10は、乾燥炉30やプレス機構部32を省略してもよい。
○ 電極の製造装置10は、乾燥炉30やプレス機構部32を省略してもよい。
○ 電極の集電体は、シート状であり、コーティングロール22で活物質ペースト12が塗布できるものであれば、金属箔11に限定されるものではない。例えば、織物状や網状の集電体を用いてもよい。
○ 塗工装置20は、金属箔11に活物質ペースト12を塗布する装置であったが、他の塗料を基材シートに塗布する塗工装置でもよい。
○ 上記実施形態にかかる塗工装置や電極の製造方法は、ニッケル水素二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いられる電極の塗工装置、及びそれら電極の製造方法に適用してもよい。
○ 上記実施形態にかかる塗工装置や電極の製造方法は、ニッケル水素二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いられる電極の塗工装置、及びそれら電極の製造方法に適用してもよい。
11…金属箔、12…活物質ペースト、20…塗工装置、21…収容部、22…コーティングロール、24…センサ、25…バッキングロール、28…制御装置。
Claims (5)
- コーティングロールと、
前記コーティングロールにペースト状の塗料を付着させる付着装置と、
基材シートを搬送するとともに、前記基材シートを前記コーティングロールに付着した前記塗料に接触させる接触位置と、前記基材シートを前記コーティングロールに付着した前記塗料から離間させる離間位置との間で移動可能なバッキングロールと、を有し、
前記バッキングロールを前記コーティングロールと同方向に回転させるとともに、前記バッキングロールを前記接触位置と前記離間位置との間で繰り返し移動させることによって、前記塗料を前記基材シートに間隔を空けて塗布する塗工装置であって、
前記接触位置と前記離間位置との間を移動するときの前記バッキングロールの移動速度を制御する制御装置と、
前記基材シートに塗布された前記塗料の塗膜の厚さを検出する厚さ検出器と、を備え、
前記制御装置は、前記厚さ検出器にて検出された前記塗膜の塗布終端部の厚さが前記塗膜の基準値よりも厚いときには、前記接触位置から前記離間位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である離間速度を、前記基準値よりも厚い前記塗布終端部が前記厚さ検出器で検出されたときの同離間速度よりも増速することを特徴とする塗工装置。 - 前記制御装置は、前記離間速度の増速を複数回実行する請求項1に記載の塗工装置。
- 前記制御装置は、前記厚さ検出器にて検出された前記塗膜の塗布始端部の厚さが前記基準値よりも薄いときには、前記塗布始端部の厚さが前記基準値に近づくように、前記離間位置から前記接触位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である接近速度を変更する請求項1又は2に記載の塗工装置。
- 前記基材シートは金属箔であり、前記塗料は活物質を含む活物質ペーストである請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の塗工装置。
- コーティングロールと、
前記コーティングロールに活物質を含む活物質ペーストを付着させる付着装置と、
金属箔を搬送するとともに、前記金属箔を前記コーティングロールに付着した前記活物質ペーストに接触させる接触位置と、前記金属箔を前記コーティングロールに付着した前記活物質ペーストから離間させる離間位置との間で移動可能なバッキングロールと、を備える塗工装置にて、前記金属箔及び前記活物質ペーストを有した電極を製造する方法であって、
前記バッキングロールを前記コーティングロールと同方向に回転させるとともに、前記バッキングロールを前記接触位置と前記離間位置との間で繰り返し移動させることによって、前記活物質ペーストを前記金属箔に間隔を空けて塗布するとともに、
前記接触位置から前記離間位置にまで移動するときの前記バッキングロールの移動速度である離間速度を、前記金属箔に塗布された前記活物質ペーストの塗布終端部における厚さに応じて補正することを特徴とする電極の製造方法。
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- 2013-07-04 JP JP2013140620A patent/JP2015013248A/ja active Pending
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